附錄 系統(tǒng)實物圖
發(fā)電功率在線監(jiān)測系統(tǒng)
摘要：本次設(shè)計是基于STC89C51單片機(jī)和PC機(jī)的發(fā)電功率在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計。本設(shè)計可監(jiān)測最常見的三個電氣量即電壓、電流、功率，可應(yīng)用于各種低壓直流系統(tǒng)的電氣信號監(jiān)測。本設(shè)計主要是實現(xiàn)電路的電流和電壓以及發(fā)電功率的監(jiān)測，利用單片機(jī)系統(tǒng)以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器、顯示模塊,信號采集單元和上位機(jī)的結(jié)合構(gòu)建一個監(jiān)測系統(tǒng)。首先通過電壓轉(zhuǎn)換電路將負(fù)載電氣量轉(zhuǎn)換成被測信號，再由A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號處理成數(shù)字信號，然后通過對單片機(jī)進(jìn)行軟件編程，使單片機(jī)系統(tǒng)能按規(guī)定的時序來采集這些數(shù)字信號，通過一定的算法計算出被測量電壓，電流和功率的值。最后單片機(jī)系統(tǒng)將計算好了的被測電壓、電流、功率值送入液晶顯示電路模塊并發(fā)送到LABVIEW上位機(jī)顯示。
附錄 系統(tǒng)實物圖
Abstract： This design is based on STC89C51 single-chip and PC power generation on-line monitoring system design. The design can monitor the most common three electrical quantities that voltage, current, power, can be applied to a variety of low voltage DC system electrical signal monitoring. The design is to achieve the circuit current and voltage and power generation monitoring, the use of single-chip microcomputer system and analog-to-digital converter, display module, signal acquisition unit and the host computer to build a monitoring system. First, through the voltage conversion circuit to convert the load voltage into the measured signal, and then by the A / D converter to the analog signal processing into digital signals, and then through the microcontroller software programming, so that the microcontroller system can be collected according to the timing of these numbers Signal, through a certain algorithm to calculate the measured voltage, current and power values. Finally, the microcontroller system will calculate the measured voltage, current, power values into the liquid crystal display circuit module and sent to the LABVIEW host computer display.
目錄
1 前言
2 總體方案設(shè)計
2.1 方案比較
2.1.1 方案一
2.1.2 方案二
2.2 方案論證
2.2.1 方案一論證
2.2.2 本方案二論證
2.3 方案選擇
3 單元模塊設(shè)計
3.1 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計
3.1.1 輔助電源模塊
3.1.2 控制模塊
3.1.3 檢測電路模塊
3.1.4 A/D轉(zhuǎn)換模塊
3.1.5 顯示模塊
3.1.6 上位機(jī)部分
4 系統(tǒng)調(diào)試
4.1 硬件調(diào)試
4.1.1 LCD1602顯示調(diào)試
4.1.2 硬件系統(tǒng)整體調(diào)試
4.2 軟件調(diào)試
5 系統(tǒng)功能、指標(biāo)參數(shù)
5.1 系統(tǒng)能實現(xiàn)的功能
5.2 系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析
6 結(jié)論
7 總結(jié)與體會
8 致謝
9 參考文獻(xiàn)
附錄
附錄1 系統(tǒng)的主程序
附錄2 LABVIEW主程序
附錄3 系統(tǒng)原理圖
附錄4 系統(tǒng)PCB
附錄5 系統(tǒng)實物圖
科技的進(jìn)步帶動了產(chǎn)品的智能化，單片機(jī)的應(yīng)用更是加快了發(fā)展的步伐，它的應(yīng)用范圍日益廣泛，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了計算機(jī)科學(xué)的領(lǐng)域。小到玩具、信用卡，大到航天器、機(jī)器人，從實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、過程控制、模糊控制等智能系統(tǒng)到人類的日常生活，到處都離不開單片機(jī),此設(shè)計正是單片機(jī)的一個典型應(yīng)用。而此設(shè)計可以通過實現(xiàn)智能電源監(jiān)控，以及負(fù)載監(jiān)控，通過對電壓的檢測，由單片機(jī)來控制其反應(yīng)情況，使其變得智能化，使人的雙手解放出來，此系統(tǒng)還可以應(yīng)用到其它領(lǐng)域，能滿足社會的多方面需要。
在日常生活中，電壓，電流和功率是最基本的三個個被測量，而電壓、電流尤其被經(jīng)常測量。如今電子技術(shù)的高速發(fā)展，需要高精度的測量電壓、電流，由此一種可在線監(jiān)測電壓電流和功率的系統(tǒng)就顯得十分重要。
本設(shè)計主要目的是實現(xiàn)電路的電流和電壓以及功率的監(jiān)測。本設(shè)計主要由六大模塊組成：輔助電源模塊、信號采集模塊、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換部分、單片機(jī)控制模塊、顯示模塊和上位機(jī)部分。輔助電源可提供一個穩(wěn)定的直流5V電壓為系統(tǒng)供電；信號采集模塊可將電壓、電流信號轉(zhuǎn)換成A/D轉(zhuǎn)換芯片可識別的電氣信號；A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換部分可信號采集模塊采集的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；單片機(jī)將A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)字信號進(jìn)行處理、計算并且顯示到LCD液晶顯示屏上面；最后LABVIEW上位機(jī)可將單片機(jī)處理之后的信息顯示于PC機(jī)上面，做到遠(yuǎn)程監(jiān)控。
本設(shè)計主要通過查閱大量相關(guān)資料，對比自己所學(xué)的知識，對設(shè)計題目進(jìn)行分析，從而制定出相應(yīng)的方案計劃，制定方案后再對相關(guān)各個模塊進(jìn)行深入設(shè)計、確定相關(guān)參數(shù)。初步確定方案后，運用EDA仿真軟件對設(shè)計進(jìn)行仿真測試調(diào)節(jié)，測試成功后，對電路進(jìn)行PCB電路板制作，實物焊接等。實物焊接成功后再對實物進(jìn)行逐步調(diào)試。
通過查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自己的實際知識，我主要提出了兩種技術(shù)方案來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我將首先對這兩種方案的組成框圖和實現(xiàn)原理分別進(jìn)行說明，并分析比較它們的特點，然后闡述我最終選擇方案的原因。
2.1 方案比較不同的設(shè)計方案決定著系統(tǒng)的性能、設(shè)計的難易程度，這里對于系統(tǒng)總體設(shè)計提出兩種設(shè)計方案。
2.1.1 方案一方案一原理框圖如圖2.1所示。
圖2.1 方案一原理框圖
方案一采用了TLC2543這塊12位ADC作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，CTC89C51單片機(jī)作為主控芯片，并結(jié)合LCD1602I顯示屏處理方案，優(yōu)點是顯示美觀，成本低廉，電壓測量范圍廣；缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理速度慢，精度低，能耗較大。
方案二原理框圖如圖2.2所示。
方案二采用STM32單片機(jī)作為主控芯片，由于STM32芯片內(nèi)部自帶12位高速ADC,所以不用外接外部ADC,這樣就使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大大簡化，并且其內(nèi)部ADC為處理精度為12位，所以電壓采集精度較高，可以達(dá)到0.8mV。12864液晶價格便宜，應(yīng)以簡便，完全可以滿足設(shè)計需求。就方案二來說，其優(yōu)點是系統(tǒng)資源廣，數(shù)據(jù)處理精度高，結(jié)構(gòu)簡單，處理速度快，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良,能耗低，缺點是STM32應(yīng)用起來較復(fù)雜，成本略高。
2.2 方案論證2.2.1 方案一論證該方案主要由五大模塊組成：檢測電路、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)控制模塊、顯示模塊和上位機(jī)部分。按系統(tǒng)功能實現(xiàn)要求，控制模塊采用STC89C51單片機(jī)，STC89C51是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。STC89C51有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2 個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)。
本設(shè)計通過程序來進(jìn)行電壓、電流的計算等數(shù)據(jù)處理，及其功能控制； A/D轉(zhuǎn)換模塊采用TLC2543芯片，TLC2543是TI公司的12位串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機(jī)I/O口資源；且價格適中，分辨率較高，因此在儀器儀表中有較為廣泛的應(yīng)用。
2.2.2 本方案二論證本方案設(shè)計思路與方案一基本相似，但方案二采用的是STM32單片機(jī)，STM32單片機(jī)最高工作頻率72MHz；片上集成32-512KB的Flash存儲器，6-64KB的SRAM存儲器；擁有3個12位的us級的A/D轉(zhuǎn)換器（16通道）：A/D測量范圍：0-3.6V。這些對于本設(shè)計來說，資源綽綽有余，但可以極大的方便了以后系統(tǒng)的擴(kuò)展。由于其自帶的ADC是12位的，數(shù)據(jù)的處理精度遠(yuǎn)大于ADC0832。方案二可以省去一塊ADC的成本，同時也簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。
2.3 方案選擇經(jīng)過方案對比，由于方案二設(shè)計復(fù)雜、成本較高；方案一設(shè)計簡單，成本低廉。所以最終選擇方案一作為系統(tǒng)的設(shè)計方案。
本節(jié)主要介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、以及各個單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系；同時也對相關(guān)電路中的參數(shù)計算、元器件選擇、以及核心器件進(jìn)行必要說明。
3.1 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計本系統(tǒng)主要分為6個單元模塊，它們分別是：輔助電源模塊、控制模塊、檢測電路模塊、A/D轉(zhuǎn)換部分、液晶顯示模塊、LABVIEW上位機(jī)模塊。各單元模塊功能及相關(guān)電路的具體說明如下。
3.1.1 輔助電源模塊輔助電源是根據(jù)需要將電池供給的電壓轉(zhuǎn)換成我們實際需要的電壓為電路供電�？梢灾苯淤N裝在印刷電路板上的電源供應(yīng)器，其特點是可為專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器 (DSP)、微處理器、存儲器、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 及其他數(shù)字或模擬負(fù)載提供供電。輔助電源位一個線性電源，它是根據(jù)需要將所供的直流電源（36V）供給的電壓轉(zhuǎn)換成我們實際需要的電壓（5V）為電路供電，可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應(yīng)器。
其中C4、C5是輸入濾波，C6是輸出濾波，D2為指示燈，R7為防止發(fā)光二極管燒壞的限流電阻，輔助電源模塊原理圖如圖3.1所示。
STC89C51是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有4K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。控制模塊原理圖如圖3.2所示。
STC89C51的特點如下：
控制模塊主要由單片機(jī)、時鐘電路、復(fù)位電路組成。時鐘電路：單片機(jī)內(nèi)部具有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。通常在引腳XTALl和XTAL2跨接石英晶體和兩個補(bǔ)償電容構(gòu)成自激振蕩器，原理圖如圖3.3所示，其中X1、C1、C2�？梢愿鶕�(jù)情況選擇6MHz、12MHz或24MHz等頻率的石英晶體，補(bǔ)償電容通常選擇30pF左右的瓷片電容。
復(fù)位電路：單片機(jī)小系統(tǒng)常采用上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位兩種方式實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位操作。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。手動復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運行期間，用按鈕開關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位。其原理圖如圖3.4所示。上電自動復(fù)位通過電容C3充電來實現(xiàn)。手動按鍵復(fù)位是通過按鍵將電阻R1與VCC接通來實現(xiàn)。
按鍵電路：本系統(tǒng)設(shè)計三個按鍵，通過按不同按鍵，可實現(xiàn)電壓、電流、功率之間顯示的切換。按鍵電路原理圖如圖3.5所示，原理為通過按鍵可改變單片機(jī)I/O口所識別的電平，以P2.3為例，VCC→電阻→P2.3提供高電平，當(dāng)按下按鈕后，斷開的地方接通，P2.3與地接通，獲得低電平，單片機(jī)將檢測到低電平后，即執(zhí)行其對應(yīng)程序。
一般檢測電壓為電阻并聯(lián)、檢測電流為電阻串聯(lián)。因為并聯(lián)電路電壓相等、串聯(lián)電路電流相等。本模塊就是根據(jù)這個原理而設(shè)計得到的，檢測電路原理圖如圖3-6所示。R1,R3兩個電阻分壓，通過采集電阻R3的電壓再除上（R3/R1）的比值，就可以得到負(fù)載兩端的電壓值。為了反應(yīng)流過負(fù)載的電流大小，同時考慮到電流的大小對于單片機(jī)來說不能直接處理，所以本設(shè)計采用了間接的方法，即將電流轉(zhuǎn)化為電壓，采用采樣電阻和負(fù)載分壓的方法，通過采集采樣電阻的電壓，然后將得到的電壓值除以采樣電阻的阻值就可以得到流過負(fù)載的實際電流值。本設(shè)計采用的采樣電阻的阻值只有0.2歐，這對于電源和負(fù)載來說都相對比較小，所以由于采樣電阻而引起的壓降完全可以忽略不計，檢測電路原理圖如圖3.6所示。
一般A/D轉(zhuǎn)換過程包括采樣，保持，量化和編碼等過程。TLC2543是12位ADC，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)，完成AD轉(zhuǎn)換過程，提供的最大轉(zhuǎn)換速率為66ksps，供電電流僅需1毫安（典型值）。可以用四種傳輸方法使TLC2542得到全12位分辨率，每次轉(zhuǎn)換或數(shù)據(jù)傳輸可以使用12或16個時鐘周期。一個片選（CS）脈沖要插到每次轉(zhuǎn)換的開始處，或是在轉(zhuǎn)換時序的開始處變化一次后保持CS為低，直至?xí)r序結(jié)束。AIN1與電阻并聯(lián)，取得模擬信號后，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，再由AIN0輸出數(shù)字信號于負(fù)載，其中與TLC2543相連的為采樣電路。TLC2543主要特征如下：
1、12位分辯率A/D轉(zhuǎn)換器；
2、在工作溫度范圍內(nèi)10μs轉(zhuǎn)換時間；
3、11個模擬輸入通道；
4、3路內(nèi)置自測試方式；
5、采樣率為66kbps；
6、線性誤差±1LSBmax；
7、有轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出EOC；
8、具有單、雙極性輸出；
9、可編程的MSB或LSB前導(dǎo)；
10、可編程輸出數(shù)據(jù)長度。
TLC2543時序圖如圖3.7所示。
顯示部分采用的是LCD1602液晶顯示屏，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。市面上字符液晶大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶，顯示模塊原理圖如圖3.8所示。
LABVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)的，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LABVIEW與其他計算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而LABVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。LABVIEW軟件是NI設(shè)計平臺的核心，也是開發(fā)測量或控制系統(tǒng)的理想選擇。LABVIEW開發(fā)環(huán)境集成了工程師和科學(xué)家快速構(gòu)建各種應(yīng)用所需的所有工具，旨在幫助工程師和科學(xué)家解決問題、提高生產(chǎn)力和不斷創(chuàng)新與C和BASIC一樣LABVIEW也是通用的編程系統(tǒng)，有一個完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫。LABVIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲，等等。LABVIEW也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點、以動畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子VI）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。
LABVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。傳統(tǒng)文本編程語言根據(jù)語句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而LABVIEW則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流向決定了VI及函數(shù)的執(zhí)行順序。VI指虛擬儀器，是LABVIEW的程序模塊。LABVIEW提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、萬用表）類似的控件，可用來方便地創(chuàng)建用戶界面。用戶界面在LABVIEW中被稱為前面板。使用圖標(biāo)和連線，可以通過編程對前面板上的對象進(jìn)行控制。這就是圖形化源代碼，又稱G代碼。LABVIEW的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖，因此又被稱作程序框圖代碼，LABVIEW設(shè)計界面如圖3.9所示。
4 系統(tǒng)調(diào)試
本節(jié)主要對系統(tǒng)的硬件、軟件分別進(jìn)行調(diào)試。
4.1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試部分主要對系統(tǒng)硬件的焊接，輔助電源的實測，檢測模塊的電壓測量點和電流測量點、液晶顯示等硬件進(jìn)行測試。
4.1.1 LCD1602顯示調(diào)試
根據(jù)模塊的劃分原則，將軟件劃分為初始模塊，A/D轉(zhuǎn)換子程序和顯示子程序，這四個模塊程序構(gòu)成了整個系統(tǒng)軟件的主程序。軟件設(shè)計采用C語言編程。
軟件設(shè)計整體結(jié)構(gòu)圖如圖4.1所示。
4.3 系統(tǒng)測量精度測試
本小節(jié)主要對系統(tǒng)測量的精度進(jìn)行測試。用萬用表打出電阻兩端的電壓值即可得到電阻兩端的實際電壓，然后與本系統(tǒng)測量出的電壓進(jìn)行比較即可得到電壓測量精度；由于所加在電阻負(fù)載上的電源為恒壓源，所以只需要得到電壓值與電阻值就可計算出實際電流值，然后與所測量出的電流值進(jìn)行比較即可得出電流測量精度；用實際電壓與實際電流相乘即可得到實際功率，然后與所測功率進(jìn)行比較即可得到功率測量精度。
給負(fù)載施加五組不同電壓進(jìn)行測試，選取精度最低的一組作為系統(tǒng)測試精度。測試結(jié)果如圖所示4.2所示。
測量精度由式4-1計算所得
（式4-1）
最終五組測試數(shù)據(jù)、計算結(jié)果如表4-1所示。
表4-1 精度測試結(jié)果
| 實際電壓/所測電壓 | 實際電流/所測電流 | 實際功率/所測功率 |
第一組 | 2.12V/1.9V | 0.04A/0.032A | 0.08W/0.07W |
第二組 | 5.02V/4.9V | 0.10A/0.095A | 0.50W/0.49W |
第三組 | 10.30V/10.1V | 0.20A/0.195A | 2.06W/2.04W |
第四組 | 15.12V/14.9V | 0.30A/0.281A | 4.53W/4.49W |
第五組 | 20.21V/19.9V | 0.40A/0.389A | 8.08W/7.89W |
將五組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行電壓、電流、功率的精度計算，每種類型的最低精度為系統(tǒng)最低測量精度。最終結(jié)果為：電壓精度1.53%，電流精度2.7%，功率精度2.3%。
5 系統(tǒng)功能、指標(biāo)參數(shù)5.1 系統(tǒng)能實現(xiàn)的功能
本系統(tǒng)實現(xiàn)的功能為：用外電源給負(fù)載供電，將本系統(tǒng)接入負(fù)載兩端即可測量負(fù)載此時的電壓、電流、功率信號在現(xiàn)場端通過LCD1602顯示，并可以將這些信號顯示于遠(yuǎn)程LABVIEWPC機(jī)界面上。
5.2 系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析經(jīng)測試，本系統(tǒng)已完成了基本的設(shè)計要求，但是也有很多不足的地方。比如：顯示電壓電流的準(zhǔn)確度還需要進(jìn)一步提高，系統(tǒng)的測試穩(wěn)定度也需要提高，LABVIEW界面還需更加美化。對于準(zhǔn)確度的不高，經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)是采集次數(shù)較少的原因造成的，改進(jìn)的地方是可以在程序中增加更多的采集次數(shù)，然后求平均值，或者在顯示完成后加上一段延時，這樣就可以消抖，從而保證了顯示數(shù)字的準(zhǔn)確和穩(wěn)定。
6 結(jié)論
本次設(shè)計主要是實現(xiàn)發(fā)電功率的在線監(jiān)測，實時反應(yīng)負(fù)載兩端的電壓和電流以及負(fù)載功率的測量。該設(shè)計整體結(jié)構(gòu)完整，簡潔，但對電路中元件的參數(shù)匹配要求比較高。比如采樣電阻和負(fù)載都要求能有大的功率，以便能流過大電流。通過查閱資料進(jìn)行學(xué)習(xí)對應(yīng)設(shè)計模塊的器件參數(shù)，再經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試和測試，得到各模塊電路的指標(biāo)參數(shù)，確保了每一步的順利進(jìn)行。但是由于電路設(shè)計上面存在缺陷，電壓、電流采樣的準(zhǔn)確度還需要進(jìn)一步提高。還有我們用到的電阻不可能是理想的線性電阻。隨著電流的增大，電阻就會發(fā)熱，電阻值就會隨溫度的改變而改變。那么我們測到的值和實際值就有一定的偏差，如果用直角坐標(biāo)系來反應(yīng)的話，就不會是一條完完全全的直線。所以為了盡量的減小誤差，我們通過實測了多個數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)連成線，然后再在程序中將這些數(shù)據(jù)做了擬合處理，極大的減小了誤差。
這個設(shè)計中需要計算的量不是很多，上位機(jī)的界面制作不是很復(fù)雜，但對單片機(jī)的數(shù)據(jù)的處理和上位機(jī)對單片機(jī)的數(shù)據(jù)的處理有一定的要求。雖然通過理論上的計算以及仿真設(shè)計達(dá)到要求，但在實物調(diào)試電路模塊中，相關(guān)接口電路中參數(shù)的選擇經(jīng)過一定的變化，都會引起系統(tǒng)一定的誤差。在整個設(shè)計過程中，我們仿照了參考書中相應(yīng)模塊，借鑒了相應(yīng)的書籍資料數(shù)據(jù)，進(jìn)行測試和調(diào)節(jié)，所測的參數(shù)基本穩(wěn)定，基本滿足設(shè)計要求。
7 總結(jié)與體會
在本次課程設(shè)計中，對STC89C51單片機(jī)加深了了解，并鞏固了對它的使用方法，對于51單片機(jī)的最小系統(tǒng)、TLC2542芯片、輔助電源等有了更深一步理解，為以后的電路分析和設(shè)計奠定了一定的基礎(chǔ)。本次綜合設(shè)計還提高了實踐動手能力。大學(xué)中許多的時間都是在學(xué)習(xí)理論知識，很少參與實踐中去。綜合設(shè)計提供了一個寶貴的機(jī)會，理論用語實踐，從設(shè)計，仿真，焊電路板，安裝調(diào)試，每一步的進(jìn)行，都會帶來受益非淺的實際操作訓(xùn)練，許多的實踐經(jīng)驗是我們在課本上學(xué)不到的，必須經(jīng)過這樣嚴(yán)格的自己動手，才會從中體會出設(shè)計成果的喜悅。理論知識總是要用于實踐中才得以升華，應(yīng)該更多的參與實踐，以增強(qiáng)對專業(yè)的興趣。同時，作為一名電力系統(tǒng)及其自動化的大三的學(xué)生，即將跨入大四，能做這樣的綜合設(shè)計是十分有意義。在此次綜合設(shè)計中，將課本理論知識與實際應(yīng)用聯(lián)系起來。按照書本的知識、老師講授的方法，首先和同組的同學(xué)一起分析研究此次的設(shè)計任務(wù)和要求，然后按照分析的結(jié)果進(jìn)行實際連接操作，檢測和校正，再進(jìn)一步完善。在其中遇到一些不解和疑惑的地方，還有出現(xiàn)的一些未知問題，都認(rèn)真分析討論，然后對討論出的結(jié)果進(jìn)行實際檢測校正，對一些疑難問題也認(rèn)真向老師詢問請教，和老師一起探討解決。通過此次的綜合設(shè)計，加深了對課本知識的認(rèn)識理解，對電路設(shè)計方法和實際電路連接也有了一定的初步認(rèn)識。綜合設(shè)計達(dá)到了專業(yè)學(xué)習(xí)的預(yù)期目的。在三周左右的課程設(shè)計之后，普遍感到不僅實際動手能力有所提高，更重要的是通過對新知識的研究了解和學(xué)習(xí)，更進(jìn)一步激發(fā)了對專業(yè)知識的興趣，并能夠結(jié)合實際存在的問題在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)。
在老師與老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下我們順利完成了本次的綜合設(shè)計。在整個綜合課程設(shè)計制作過程中，受到張老師與雷老師很多的幫助。從設(shè)計的選題、研制計劃的安排到設(shè)計的具體過程，張老師與雷老師都給予了悉心的指導(dǎo)。兩位老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、開明的學(xué)術(shù)思想，和寬人律己的高尚品德值得學(xué)習(xí)。謹(jǐn)向張力老師與雷霞老師致以誠摯的謝意！對他們無私的幫助表示衷心的感謝，更感謝他們?yōu)閷W(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及對我在學(xué)習(xí)上的無私幫助！
附錄2 LABVIEW主程序
附錄4 系統(tǒng)PCB
發(fā)電功率在線監(jiān)測系統(tǒng).docx
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